随着工业4.0和智能制造时代的来临，中国航天科工集团转型升级战略的部署与实施紧紧跟上了智能经济时代的步伐。集团公司作为我国典型的高科技制造企业，在面对新一轮科技革命和产业变革的新形势下，审时度势、高瞻远瞩，科学提出“1+2+3+4+5+N”转型升级战略和“五四三二一”重大举措。积极运用建设云计算、大数据、物联网、工业互联网，主动拥抱技术革新，把握时代发展机遇。其中，以虹云工程为代表的天基互联网的构建，就是一个很好的商业航天产业发展的支撑平台，有助于培育‘互联网+’航天新兴产业。虹云工程是中国航天科工集团五大商业航天工程之一，未来计划发射156颗距离地面1000公里的轨道上组网运行的低轨卫星，其采用远超现有技术的高通量频段通信，致力于构建一个基于卫星的宽带全球移动互联网络，可满足中国及国际互联网欠发达地区、规模化用户单元同时共享宽带接入互联网的需求。同时也可满足应急通信、无人化设备远程遥控以及工业互联网等对信息交互实时性要求较高的应用需求。天线技术作为卫星通信的关键技术，其有着极其重要的作用。
作为高通量卫星的先行者，虹云工程采用首次采用了相控阵天线技术。相控阵天线技术凭借电扫描能力和优异的天线阵列性能，常常用于战略探测、跟踪预警和通信等。系统对于功耗和体积的限制都对相控阵天线的设计提出了非常苛刻的要求。由于相控阵天线往往体积庞大，成本高昂，将其应用在卫通系统上往往会遇到一些性能瓶颈，给航天通信系统组网会带来一定的影响。重量轻、高效率、功耗少、低剖面的相控阵天线变得迫切需要。
目前的相控阵天线集成阵列结构有砖块式与瓦片式两种。砖块式结构是最流行的阵列结构，这种结构将元器件放置方向垂直于相控阵天线孔径平面，各通道间通过金属腔体结构分割布局。其电路与结构设计遵循传统的分系统概念，信号互联、测试与封装技术继承性好，缺点是纵向尺寸大，与天线阵列、合成网络等结构集成困难。
瓦片式组件采用分层结构,将各通道相同功能元器件集成在平行于天线阵面方向的平面上,通过垂直互联结构,实现各功能层的电性能互联、互通。瓦片式组件的优点是组装密度高、纵向高度大幅降低、重量轻,可与天线阵列、合成网络等一体化设计集成。难点是层间互联结构设计及通道间耦合控制,电路设计难度大。
为进一步提高天线系统集成度，基于微系统技术的天线阵列技术的概念应运而生，这种开放式可扩展的新技术天线，以子阵模块为基本单元，不仅封装了多个相控阵天线通道，还集成了相控阵其它分系统的部分功能，每个子阵都是可以成为一个高度集成的小型相控阵天线微系统，大幅度减少了接口类型与数量，进而实现了卫通天线的模块化、通用化，可扩展化。
基于微系统的天线阵列技术在分布式、开放式架构下采用异质异构混合集成技术，将以往分工明确的传统的各个分系统在硬件层次深度交叉融合，实现了架构最优化、功能硬件芯片化，应用信号高密度低耗垂直互联的方式，实现软硬件的一体化，这样整个天线阵面便具备规模可扩展、上下可兼容、资源可协同分配，适应未来卫通相控阵天线智能化、低成本、高度集成化的发展趋势。
基于微系统技术的天线阵列技术是天线小型化发展的重要方向。电路集成技术由多芯片模块向多功能集成芯片与晶圆级单片相控阵发展，这一趋势在封装技术、微组装技术的不断提高的今天，给微系统天线阵列技术的发展提供了有力支撑。与此同时也有一定的技术挑战和难点，如多学科交叉性，微纳尺度带来的耦合性等，从具体技术上来看，混合集成技术，多物理场约束下协同设计与仿真，电子功能材料技术，互连技术等是未来需要重点突破的现实方向。
在未来高通量卫通天线的技术潮流下，将相控阵技术和微系统技术有机整合进行一体化设计是未来趋势是一种。基于微系统的天线阵列技术会给卫星通信系统带来结构和性能上更优异的效果，有助于推进‘互联网+’航天新兴产业的高速发展。（文/张豪）
随着工业4.0和智能制造时代的来临，中国航天科工集团转型升级战略的部署与实施紧紧跟上了智能经济时代的步伐。集团公司作为我国典型的高科技制造企业，在面对新一轮科技革命和产业变革的新形势下，审时度势、高瞻远瞩，科学提出“1+2+3+4+5+N”转型升级战略和“五四三二一”重大举措。积极运用建设云计算、大数据、物联网、工业互联网，主动拥抱技术革新，把握时代发展机遇。其中，以虹云工程为代表的天基互联网的构建，就是一个很好的商业航天产业发展的支撑平台，有助于培育‘互联网+’航天新兴产业。虹云工程是中国航天科工集团五大商业航天工程之一，未来计划发射156颗距离地面1000公里的轨道上组网运行的低轨卫星，其采用远超现有技术的高通量频段通信，致力于构建一个基于卫星的宽带全球移动互联网络，可满足中国及国际互联网欠发达地区、规模化用户单元同时共享宽带接入互联网的需求。同时也可满足应急通信、无人化设备远程遥控以及工业互联网等对信息交互实时性要求较高的应用需求。天线技术作为卫星通信的关键技术，其有着极其重要的作用。
作为高通量卫星的先行者，虹云工程采用首次采用了相控阵天线技术。相控阵天线技术凭借电扫描能力和优异的天线阵列性能，常常用于战略探测、跟踪预警和通信等。系统对于功耗和体积的限制都对相控阵天线的设计提出了非常苛刻的要求。由于相控阵天线往往体积庞大，成本高昂，将其应用在卫通系统上往往会遇到一些性能瓶颈，给航天通信系统组网会带来一定的影响。重量轻、高效率、功耗少、低剖面的相控阵天线变得迫切需要。
目前的相控阵天线集成阵列结构有砖块式与瓦片式两种。砖块式结构是最流行的阵列结构，这种结构将元器件放置方向垂直于相控阵天线孔径平面，各通道间通过金属腔体结构分割布局。其电路与结构设计遵循传统的分系统概念，信号互联、测试与封装技术继承性好，缺点是纵向尺寸大，与天线阵列、合成网络等结构集成困难。
瓦片式组件采用分层结构,将各通道相同功能元器件集成在平行于天线阵面方向的平面上,通过垂直互联结构,实现各功能层的电性能互联、互通。瓦片式组件的优点是组装密度高、纵向高度大幅降低、重量轻,可与天线阵列、合成网络等一体化设计集成。难点是层间互联结构设计及通道间耦合控制,电路设计难度大。
为进一步提高天线系统集成度，基于微系统技术的天线阵列技术的概念应运而生，这种开放式可扩展的新技术天线，以子阵模块为基本单元，不仅封装了多个相控阵天线通道，还集成了相控阵其它分系统的部分功能，每个子阵都是可以成为一个高度集成的小型相控阵天线微系统，大幅度减少了接口类型与数量，进而实现了卫通天线的模块化、通用化，可扩展化。
基于微系统的天线阵列技术在分布式、开放式架构下采用异质异构混合集成技术，将以往分工明确的传统的各个分系统在硬件层次深度交叉融合，实现了架构最优化、功能硬件芯片化，应用信号高密度低耗垂直互联的方式，实现软硬件的一体化，这样整个天线阵面便具备规模可扩展、上下可兼容、资源可协同分配，适应未来卫通相控阵天线智能化、低成本、高度集成化的发展趋势。
基于微系统技术的天线阵列技术是天线小型化发展的重要方向。电路集成技术由多芯片模块向多功能集成芯片与晶圆级单片相控阵发展，这一趋势在封装技术、微组装技术的不断提高的今天，给微系统天线阵列技术的发展提供了有力支撑。与此同时也有一定的技术挑战和难点，如多学科交叉性，微纳尺度带来的耦合性等，从具体技术上来看，混合集成技术，多物理场约束下协同设计与仿真，电子功能材料技术，互连技术等是未来需要重点突破的现实方向。
在未来高通量卫通天线的技术潮流下，将相控阵技术和微系统技术有机整合进行一体化设计是未来趋势是一种。基于微系统的天线阵列技术会给卫星通信系统带来结构和性能上更优异的效果，有助于推进‘互联网+’航天新兴产业的高速发展。（文/张豪）
